垂死恒星的冲击波塑造了宇宙马车轮状的恒星托儿所

日本科学家进行的 3D 模拟显示了来自晚年恒星的冲击波在恒星苗圃中奇特结构形成中的作用。这些结构类似于巨大的马车车轮，细丝像辐条一样从致密的核心延伸出来。这个过程有助于解释气体如何组织自身以在银河系中产生新恒星。

来自九州大学和名古屋大学的研究人员领导了这项工作。他们使用超级计算机重现了巨型分子云内部的条件。

模拟重现重力和冲击波之间的相互作用

科学家们建立了一个带有磁场的虚拟分子云。重力首先将这些场扭曲成沙漏形状。然后，类似于超新星遗迹产生的模拟冲击波穿过该结构。

撞击产生了不同角度的倾斜冲击。这些区域放大了部分磁场并打开了气流的优先通道。随着时间的推移，材料变得集中成细长的细丝，并向中心汇聚。

• 冲击波遇到不同角度的弯曲磁场
• 斜激波形成了致密气体的通道
• 细丝像车轮的辐条一样伸展
• 随着物质的积累，中央核心变得更加致密
• 辐条之间的低密度气体几乎保持静止

这种动态发生了数百万年，并产生了称为轮毂细丝系统（HFS）的系统。

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该研究的主要作者、九州大学的博士生 Shingo Nozaki 解释说，恒星诞生于分子云最冷、最稠密的部分。在这些区域，气体在自身重力作用下塌陷。

许多恒星托儿所都拥有狭窄的细丝，可将物质输送到核心中。了解这些细丝的起源对于了解气体如何积累和形成恒星至关重要。模拟表明，外部冲击波在此过程中发挥着核心作用。

ATERUI III 超级计算机专用于天文学，可以高精度地进行磁流体动力学建模。结果再现了望远镜在银河系几个区域观察到的模式。

气体快速流过灯丝

在模拟中，稠密的气体沿着细丝向中心移动。当它接近原子核时，它的速度会增加。光线之间密度较小的物质实际上保持静止。

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这种行为解释了为什么分子云中总气体中只有一小部分最终变成了恒星。大多数仍然分散或未达到崩溃的临界密度。

研究人员观察到，重力、磁场和冲击波之间的相互作用创造了宇宙循环。垂死恒星的爆炸有助于塑造新恒星诞生的环境。

研究增进了对难以观察过程的理解

由于涉及时间和距离尺度，直接实时观察这些系统的形成非常复杂。模拟提供了一种详细研究这些现象的方法。

未来的工作打算测试不同的云配置和冲击波强度。科学家们想要了解为什么银河系不同区域的细丝图案有所不同。

该文章于 3 月 18 日发表在《天体物理学杂志快报》上。

对研究银河系恒星形成的意义

这些发现将大质量恒星的死亡与新恒星的产生联系起来。来自超新星的冲击波和恒星风充当触发器，将气体重组为有序结构。

天文学家已经在红外和射电观测中发现了这些中央核心灯丝系统的几个例子。现在，模拟为其起源提供了一个合理的物理模型。

这项工作强调了计算机模拟对于补充赫歇尔和斯皮策等望远镜数据的重要性。它们共同帮助解开银河系恒星演化之谜。